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파장 λ인 광자가 정지해 있던 전자와 탄성 충돌을 한 후 파장이 2λ가… | [변리사 1차] 16년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[변리사 1차] 16년 1회차
파장 λ인 광자가 정지해 있던 전자와 탄성 충돌을 한 후 파장이 2λ가 되었다. 충돌 후 전자의 에너지는? (단, 플랑크 상수는 h이며, 빛의 속도는 c이다.)
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해설

광자가 잃은 에너지가 그대로 전자에게 전달되므로 충돌 후 전자의 에너지는 hc2λ\dfrac{hc}{2\lambda}이다.

충돌 전 광자의 에너지는 Ei=hcλE_i=\dfrac{hc}{\lambda}이고, 산란 후 파장이 2λ가 되었으므로 Ef=hc2λE_f=\dfrac{hc}{2\lambda}이다.

정지해 있던 전자였으므로 에너지 보존에 의해 전자가 얻은 에너지는 Ei−Ef=hcλ−hc2λ=hc2λE_i-E_f=\dfrac{hc}{\lambda}-\dfrac{hc}{2\lambda}=\dfrac{hc}{2\lambda}이다. 파장이 2배가 되면 광자 에너지는 절반이 되고, 줄어든 그 절반이 곧 전자의 에너지다.

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